UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE FACULDADE DE VETERINÁRIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM HIGIENE VETERINÁRIA E PROCESSAMENTO TECNOLÓGICO DE PRODUTOS DE ORIGEM ANIMAL

NATHÁLIA MIRANDA COUTINHO

CARACTERIZAÇÃO NUTRICIONAL E

ESTABILIDADE LIPÍDICA EM DIFERENTES

TEMPERATURAS DE ESTOCAGEM DE

PEIXES DULCÍCOLAS

NITERÓI 2015

NATHÁLIA MIRANDA COUTINHO

CARACTERIZAÇÃO NUTRICIONAL E ESTABILIDADE LIPÍDICA EM DIFERENTES

TEMPERATURAS DE ESTOCAGEM DE PEIXES DULCÍCOLAS

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Medicina Veterinária da Universidade Federal Fluminense. Área de Concentração: Higiene Veterinária e Processamento Tecnológico de Produtos de Origem Animal como requisito parcial param à obtenção do título de Mestre em Medicina Veterinária.

Orientadora: Profª. Dra. Eliane Teixeira Mársico

Coorientadora: Dra. Maria Lúcia Guerra Monteiro

Niterói 2015

C871c Coutinho, Nathália Miranda

Caracterização nutricional e estabilidade

lipídica em diferentes temperaturas de estocagem de

peixes dulcícolas / Nathália Miranda Coutinho;

orientadora Eliane Teixeira Mársico. — 2015.

80 f.

Dissertação (Mestrado em Higiene Veterinária e

Processamento Tecnológico de Produtos de Origem

Animal) – Universidade Federal Fluminense, 2015.

Orientadora: Eliane Teixeira Mársico.

1. Peixe de água doce. 2. Composição centesimal.

3. Lipídeo. 4. Cromatografia gasosa. I. Título.

CDD 664.94

Aos que me ensinaram o caminho para chegar até aqui, minha maior inspiração e exemplo, meus dois maiores

amores dessa vida e de toda a minha existência. A João e Gina Coutinho.

AGRADECIMENTOS

Agradeço а Deus, pois sem ele eu não teria forças para essa longa jornada.

Aos meus pais, João Carlos Coutinho e Gina Miranda Coutinho, por todo o amor e

companheirismo, por serem meus alicerces ao longo da minha formação.

A minha irmã Luana Miranda Coutinho, por toda atenção, ajuda, amizade e incentivo.

Ao Angelo Simões, pelos mimos, amor, por todo o incentivo e ajuda. Muito obrigada.

A minha irmã Marina Miranda e meu cunhado Bruno Cardoso, pelo carinho e apoio e

aos meus sobrinhos Lucas e Guilherme, pelos momentos de descontração e amor.

A minha vó Nair Pereira e a minha tia Karina Coutinho, que mesmo longe, sempre me

apoiaram e incentivaram ao longo dessa caminhada.

A minha orientadora Eliane Teixeira Mársico, por toda a compreensão, pela amizade e

admiração construída, estando sempre presente, auxiliando na minha formação tanto

pessoal quanto profissional. Muito obrigada.

A minha coorientadora Maria Lúcia Guerra Monteiro por todos os ensinamentos, toda a

dedicação, compreensão e ajuda para a realização desse trabalho e também a Anna

Carolina Vilhena da Cruz Silva Canto, por toda ajuda, dedicação na etapa final desse

projeto. Gostaria de expressar a vocês minha profunda gratidão.

Aos meus amigos e colegas do programa de Pós-graduação em especial, André Muniz,

Hugo Azevedo, Leonardo Gaze, Bruna Rosa, Letícia Aquino, Celso Fasura, Saulo

Machado, Vitor Melo, Fernanda Medeiros, Mozart Lemos, Roberta Ribeiro, Bruno Lima,

Claudius Cabral, Cristine Oliveira, Ana Paula Salim, Felipe Viana, Julia Simões, Julia

Lira, Marion Costa, Beatriz Frasão, Camila Cutrim, Raphael Barros, Eduardo Noqueira,

Camila Valente, Monaliza Santuchi, Pedro Henrique Panzenhagen, Carlos Frederico

Guimarães e Bruna Rodrigues, que foram essenciais para realização desse trabalho, por

toda amizade, conselhos e apoio em todos os momentos.

Ao Prof. Dr. Ismar Araújo de Moraes, Profª. Drª. Cláudia Emília Teixeira e a Profª. Drª.

Micheli da Silva Ferreira, pela amizade e carinho de sempre, por todo incentivo e auxilio

para meu crescimento profissional.

Ao Prof. Dr. Carlos Adam Conte Junior, por todos os ensinamentos diários para a

conclusão dessa etapa na minha vida profissional.

Ao Prof. Luiz Antônio Moura Keller e ao Prof. Renato Clapp, pelos ensinamentos e por

toda ajuda inicial nesse trabalho.

Aos alunos de PIBIC, estagiários e funcionários do Centro Laboratorial Analítico - CLAn,

em especial Wagner Alves e Cristina Silveira, pelo apoio, carinho e momentos de

descontração e ao Sr. Laércio Souza e Dona Irani de Souza, pela limpeza impecável do

laboratório.

A equipe da Pós-Graduação, Prof. Dr. Sérgio Borges Mano, Dráusio de Paiva Ferreira,

Mariana Ferreira de Oliveira e André Luiz da Silva Veiga pela atenção e ajuda durante a

realização do curso de Mestrado.

Aos produtores da Fazenda da Baixa e aos frigoríficos Boa Cria e Frigoind, que com

presteza, forneceram as amostras as quais me permitiram a realização deste estudo.

A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Conselho

Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e a Fundação Carlos

Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ), pelo

auxílio financeiro.

Enfim, agradeço àqueles que contribuíram direta ou indiretamente para que este

trabalho fosse concluído. Minha gratidão a todos que, pela amizade, carinho e respeito,

ou pelo simples convívio ao longo dessa jornada, ligaram-se a mim, pelo vínculo da

experiência comum. Muito obrigada por tudo!

“O êxito da vida não se mede pelo caminho

que você conquistou, mas sim pelas dificuldades que superou no caminho”.

(Abraham Lincoln)

“A persistência é o menor caminho do êxito”. (Charles Chaplin)

RESUMO

A cadeia produtiva da piscicultura de água doce no Brasil é uma atividade que vem

apresentando taxas de crescimento expressivas a nível nacional e mundial. O pescado é

valorizado sob o ponto de vista nutricional devido à presença de micronutrientes,

proteínas de alto valor biológico e ácidos graxos essenciais que são benéficos à saúde

humana na prevenção de doenças. Essa matriz alimentar é altamente perecível devido a

fatores extrínsecos e intrínsecos que favorecem inúmeras reações químicas, alterando

moléculas e podendo gerar sustâncias tóxicas. A oxidação é a principal causa de

degradação da molécula lipídica. Este processo produz compostos indesejáveis que

alteram as características sensoriais e nutritivas do alimento, podendo também gerar

substâncias com potencial carcinogênico. A utilização de baixas temperaturas para

conservação do pescado, métodos convencionais na comercialização e ambiente

domiciliar, é usada historicamente para diminuir a taxa de deterioração do pescado,

porém sua utilização deve ser cuidadosa e criteriosa, pois apenas diminui a taxa de

degradação das moléculas. Diante deste cenário, objetivou-se avaliar a composição

nutricional de duas espécies de peixes de água doce nativos do Brasil, avaliar o perfil de

ácidos graxos e acompanhar a degradação lipídica em diferentes temperaturas de

estocagem. No primeiro experimento que gerou um primeiro artigo, avaliou-se a

composição centesimal, o conteúdo de lipídio total em diferentes regiões musculares do

corpo do jaú catfish (Zungaro jahu), o valor energético e a oxidação lipídica por

substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), analisados em “pool” de tecido

muscular. TBARS foi avaliado em refrigeração (4ºC) durante 15 dias nas amostras

frescas e após 105 dias de congelamento (–20ºC). Todas as análises foram realizadas

em duplicatas e todo o experimento foi repetido duas vezes (n=2). O estudo revelou que

o teor de lipídios totais em jaú catfish varia entre as diferentes regiões do corpo. Além

disso, essa espécie nas condições do estudo apresentou maior teor de proteína e menor

teor de lipídios. No entanto, o armazenamento tanto congelado como resfriado não

impediu a formação de TBARS. Na segunda etapa do projeto que gerou o artigo 2,

avaliou-se a composição centesimal e valor energético em mantas de pirarucu

(Arapaima gigas) criado em cativeiro, e acompanhou-se a degradação lipídica em

amostras armazenadas em refrigeração (4ºC) durante 15 dias, com intervalo de dois

dias e em congelamento (–20ºC) avaliadas quinzenalmente, ao longo de 90 dias. Para

esta espécie objetivou-se também caracterizar o perfil de ácidos graxos. As análises

físico-químicas foram realizadas em “pool” do tecido muscular e incluíram a

determinação da composição centesimal, valor calórico e perfil lipídico por cromatografia

gasosa, realizadas em triplicata. E análises relacionadas à avaliação da degradação

lipídica como TBARS e índice de peróxido (PI) foram realizadas em duplicata. Todo o

experimento foi repetido três vezes (n=3). Os resultados revelaram uma matriz de alta

qualidade proteica com baixo teor de lipídio. Observou-se a oxidação lipídica tanto em

refrigeração quanto ao longo do congelamento. O pirarucu foi caracterizado como um

peixe de alto valor nutricional, apresentando elevado conteúdo de ácidos graxos

poliinsaturados (AGPI) (43,97%), com índices de aterogenicidade de 0,35 e

trombogenicidade de 0,28, e a razão ácido hipocolesterolémico / hipercolesterolêmica de

2,37. Da família ômega-6, ácido linoleico (C18:2 -6) e araquidônico (C20:4 -6),

apresentaram maiores valores. Com relação aos AGPI da série ômega-3, o ácido

docosaexaenoico (DHA, C22:6 -3) exibiu maior quantidade que o ácido

eicosapentaenoico (EPA, C20:5 -3).

Palavras-chave: peixe dulcícola, composição centesimal, oxidação lipídica, perfil lipídico, cromatografia gasosa.

ABSTRACT

The production chain of freshwater fish farming in Brazil is an activity that is showing

significant growth rates at national and global level. Seafood is valued under the

nutritional point of view due to the presence of micronutrients, high biological value

protein and essential fatty acids that are beneficial to human health disease prevention.

This food matrix is highly perishable due to extrinsic and intrinsic factors that favor many

chemical reactions, changing molecules and may generate toxic substances. Among

these degradation processes, the oxidation is a major cause of degradation of the lipid

molecule. This process produces undesirable compounds that alter the sensory and

nutritional quality of the food and may also generate substances with carcinogenic

potential. The use of low temperatures for preservation fish, conventional methods in

marketing and home environment, and historically used to slow the rate of deterioration

of fish, but its use should be carefully for only decreases the degradation rate of the

molecules. In this scenario, aimed to evaluate the nutritional composition of two species

of freshwater fish native Brazil evaluate the fatty acid profile and monitor lipid degradation

at different temperatures of storage. In the first experiment that generated a first article,

we evaluated the chemical composition, the total lipid content in different muscle regions

of body jaú catfish (Zungaro jahu), the energy value and lipid oxidation by reactive

substances thiobarbituric acid (TBARS) analyzed on pool of muscle tissue. TBARS was

valued at refrigeration (4°C) for 15 days on fresh samples and after 105 days of freezing

(–20°C). All analyzes were performed in duplicate and the experiment was repeated

twice (n=2). The study revealed that the total lipid content in jaú catfish varies between

different regions of the body. Also this species in study conditions, showed higher protein

content and lower content of lipids. However, both cold and frozen storage did not

prevent the formation of TBARS. In the second stage of the project that generated the

Article 2 evaluated the chemical composition and energy value in pirarucu fillets

(Arapaima gigas) raised in captivity and followed up the lipid degradation in stored

samples in refrigeration (4°C) for 15 days with two days interval and freezing (–20°C)

assessed biweekly over 90 days. For this species also aimed to characterize the fatty

acid profile. As physical and chemical analyzes were performed in pool of muscle tissue

and included the determination of the chemical composition, calorific value and lipid

profile by gas chromatography, performed in triplicate. And analyzes related to the

assessment of lipid degradation as TBARS and peroxide index (PI) were performed in

duplicate. The entire experiment was repeated three times (n=3). Our research revealed

a matrix of high quality protein with low fat content. It was observed oxidative rancidity as

well refrigeration as frozen. The Arapaima gigas was characterized as a high nutritional

fish value, with great polyunsaturated fatty acids (PUFAs) content (43.97%), with

atherogenicity index of 0.35, thrombogenicity index of 0.28, and the hypocholesterolemic

acid/ hypercholesterolemic of 2.37 ratios. Regarding the omega-6 family, the linoleic acid

(C18:2 -6) and arachidonic (C20:4 -6) showed higher values. And regarding the

omega-3 series, docosahexaenoic acid (DHA, C22:6 -3) exhibited larger amount than

eicosapentaenoic acid (EPA, C20:5 -3).

Key-words: freshwater fish, proximate composition, lipid oxidation, lipid profile, gas chromatography.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1. Metabolismo dos ácidos graxos das séries -3 e -6 (adaptado de

LOTTENBERG, 2009), p. 21

Figura 2. Desenho experimental delineado para desenvolvimento do artigo 1, p. 27

Figura 3. Desenho experimental delineado para desenvolvimento do artigo 2, p. 45

Figura 4. Piscicultura de pirarucu localizada na Fazenda da Baixa, município de São

Luís de Montes Belos, Goiás/GO, p. 77

Figura 5. Frigorífico Boa Cria localizado em Bonfinópolis, Goiás/GO, p. 78

SUMÁRIO

RESUMO, p. 8

ABSTRACT, p. 10

LISTA DE ILUSTRAÇÕES, p. 12

1 INTRODUÇÃO, p. 14

2.FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA, p. 16

2.1 POTENCIAL DA AQUICULTURA NACIONAL, p. 16

2.2 CARACTERÍSTICAS DO JAÚ (Zungaro jahu), p. 17

2.3 CARACTERÍSTICAS DO PIRARUCU (Arapaima gigas), p. 18

2.4 LIPÍDIOS: ASPECTOS GERAIS E FUNCIONALIDADE, p. 19

2.5 VALOR NUTRITIVO DO PESCADO, p. 23

2.6 ASPECTOS DE QUALIDADE DO PESCADO, p. 24

2.6.1 Alterações degradativas, p. 24

2.6.2 Alterações da fração lipídica, p. 25

3. DESENVOLVIMENTO, p. 27

3.1 ARTIGO 1: LIPID DISTRIBUTION IN THE MEAT OF JAU (Zungaro jahu) AND THE

INFLUENCE OF STORAGE TEMPERATURE ON ITS FAT STABILITY. Submitted in

International Journal of Food Science &Technology (Paper I – Under review), p. 27

3.2 ARTIGO 2: FATTY ACIDS COMPOSITION AND INFLUENCE OF TEMPERATURE

ON THE LIPID STABILITY OF Arapaima gigas MEAT. Submitted in LWT- Food Science

and Technology (Paper II – Under review), p. 45

4.CONSIDERAÇÕES FINAIS, p. 69

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS, p. 71

6. APENDICES, p. 77

6.1 PISCICULTURA DE PIRARUCU, p. 77

6.2 FRIGORÍFICO BOA CRIA, p. 78

6.3 CONFIRMAÇÃO DE SUBMISSÃO – ARTIGO 1, p. 79

6.4 CONFIRMAÇÃO DE SUBMISSÃO – ARTIGO 2, p. 79

14

1 INTRODUÇÃO

A cadeia produtiva da piscicultura de água doce no Brasil é uma atividade que

vem apresentando uma taxa de crescimento expressiva a nível nacional e mundial,

devido a fatores como disponibilidade de recursos hídricos, clima favorável e

crescente demanda por pescado no hábito alimentar dos brasileiros. Espécies

dulcícolas como jaú (Zungaro jahu) e o pirarucu (Arapaima gigas), são consideradas

na categoria de sobreexplotadas ou ameaçadas de sobreexplotação, e dados

relacionados à biologia e qualidade destas espécies, são escassos apesar do

promissor potencial para a piscicultura brasileira.

Atualmente, a produção de pescado através da aquicultura vem despertando

a atenção da sociedade científica, e tem contribuído para o desenvolvimento de

pesquisas relacionadas com a qualidade sanitária do alimento, com o sistema de

produção utilizado e relacionado aos impactos ambientais causados por essa

atividade.

Todavia, a composição da fração lipídica varia entre as espécies, pois

depende de alguns fatores como alimentação, idade, peso, época do ano, entre

outros, sendo de fundamental relevância determinar o perfil lipídico de diversas

espécies, especialmente, daquelas com carência de informações na literatura como

o jaú e o pirarucu, objetos desse estudo, dentre outras tantas espécies nativas.

O consumo de pescado no Brasil de uma forma geral está bastante atrelado a

questões como disponibilidade, facilidade de acesso e qualidade uma vez que a

distribuição do produto após despesca ou captura é feita de maneira bem ineficiente.

O pescado vem se tornando uma opção alimentar cada dia mais expressiva, em

função de aspectos ligados à saúde por seus atributos nutricionais e sensoriais,

como a presença de elevada quantidade de ácidos graxos poliinsaturados (AGPI),

especialmente, das séries ômega 3 e 6, que são benéficos a saúde humana na

prevenção de doenças cardiovasculares como aterosclerose, trombose e arritmia.

Além disso, são importantes no tratamento de certas doenças inflamatórias como

eczema atópico, asma e psoríase bem como na síndrome pré-menstrual, diabetes,

artrite reumatóide, hipertensão, obesidade e certos tipos de cânceres.

15

Entretanto, para que de fato possa gerar benefícios à saúde, as moléculas

que os constituem devem estar estáveis, íntegras e aptas a atuar no controle das

patologias supracitadas. Este parâmetro caracteriza uma interface de fundamental

importância, pois o pescado consiste em uma matriz alimentar altamente perecível

devido a determinados fatores extrínsecos e intrínsecos como elevada atividade de

água, pH próximo da neutralidade, elevada quantidade de nutrientes facilmente

utilizáveis por microrganismos, rápida ação de enzimas autolíticas, além da

predominância de gorduras insaturadas, moléculas quimicamente instáveis que

favorecem a instalação do ranço oxidativo.

Este processo de rancificação produz compostos indesejáveis, que alteram as

características sensoriais e nutritivas do alimento, podendo também resultar na

formação de substâncias tóxicas (radicais livres e compostos secundários) para a

saúde humana, causando danos muitas vezes irreparáveis e, silenciosos à saúde do

consumidor, limitando a validade comercial dos produtos. Logo, a utilização de

baixas temperaturas para conservação do pescado é uma técnica amplamente

usada na comercialização, pois tanto a refrigeração (4 ± 2ºC) quanto o

congelamento (–20ºC ± 2ºC), exercem a função de diminuir a atividade dos

principais agentes causadores da deterioração.

Neste contexto, devido ao grande potencial econômico para aquicultura

brasileira além da carência de informações relacionadas com o valor nutricional e ao

processo de deterioração, aspectos intimamente ligados à validade comercial

justificam a utilização do jaú e do pirarucu como as espécies de eleição. Diante

desse cenário, aborda-se na presente pesquisa o estudo da composição centesimal

aliado a um amplo estudo relacionado à fração lipídica destas espécies, abrangendo

desde o conhecimento do perfil de ácidos graxos, até a avaliação dos processos

degradativos durante o período de estocagem sob refrigeração e congelamento, que

representam métodos de conservação convencionais tanto para comercialização

como no ambiente domiciliar, gerando conhecimentos que contribuam para a

conservação do pescado e aumento da oferta de proteína de qualidade para a

população.

16

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 POTENCIAL DA AQUICULTURA NACIONAL

O Brasil é constituído por 8.400 km de costa marítima, 5.500.000 hectares de

reservatórios de águas doces com aproximadamente 12% da água doce disponível

no planeta, de clima extremamente favorável para o crescimento dos organismos

cultivados, possuindo enorme potencial para o desenvolvimento da aquicultura

(BRASIL, 1998).

A partir de 1990, a aquicultura comercial brasileira se firmou como uma

atividade econômica no cenário nacional da produção de alimentos. Neste período,

a produção de pescado cultivado representou aproximadamente 25.000

toneladas/ano (BEIRÃO et al., 2000).

Em 2001, o Brasil produziu cerca de 210.000 toneladas, incluindo peixes,

moluscos e crustáceos. Os peixes de água doce, com destaque para as carpas,

tilápias e bagres, contribuíram com mais de 85% do total produzido, enquanto os

15% restantes corresponderam principalmente a camarões marinhos e mexilhões

(EMBRAPA, 2003).

A aquicultura continental, em 2007, apresentou um crescimento relativo de

mais 10,2% em relação ao ano de 2006, produzindo 210.644,5 toneladas da

produção de pescado total do Brasil. As principais regiões que apresentaram

crescimento na produção do pescado em 2007 foram, por ordem crescente, as

regiões: Norte (26.143,0 toneladas), Sudeste (35.823,5 toneladas), Centro-oeste

(40.209,0 toneladas), Nordeste (43.985,5 toneladas) e Sul (64.483,5 toneladas). As

espécies de peixes mais utilizadas na aquicultura destas regiões foram tilápia, carpa,

tambaqui, tambacu e curimatã (IBAMA, 2007).

A produção mundial de pescado, em 2010, continuou crescendo juntamente

com o crescimento populacional devido à aquicultura, ocupando a 17ª posição no

ranking mundial na produção de pescado em cativeiro (479.399,0 toneladas) e a 19ª

na produção total de pescado (1.264.765,0 toneladas). E em 2012, de acordo com

17

dados da FAO (2012), o Brasil passou a ocupar a 12ª posição no ranking mundial da

aquicultura (707.461,0 toneladas).

Em 2013, o Ministério da Pesca e Abastecimento desenvolveu novos parques

aquícolas para a produção de pescado, implantando em 13 estados e, ao longo do

ano, foram firmados convênios com as prefeituras de Nortelândia (MT), Itauçu (GO),

Pinhalão (PR), Seberi (RS), Bananeiras (PB) e com o governo do Distrito Federal

(DF). Esta medida teve como objetivo o aumento sustentável da produção de peixes

e o desenvolvimento dos produtores familiares com geração de emprego e renda

(BRASIL, 2013).

Pode se considerar que o Brasil, em 2014, obteve aproximadamente 3 mil

espécies de peixes nativos, dentre eles, os de maior potencial para utilização em

piscicultura foram: dourado, jaú, matrinxã, piau, pintado, pirarucu e jundiá (BRASIL,

2014).

2.2 CARACTERÍSTICAS DO JAÚ (Zungaro jahu)

As espécies de peixes do gênero Zungaro (Siluriformes, Pimelodidae) estão

presentes nas bacias do rio Paraná-Paraguai e Amazônica onde realizam seu ciclo

de vida; são piscívoros e vivem em águas profundas de ambientes lóticos com

hábito migratório. Esses bagres, popularmente conhecidos como "jaú" no Brasil, que

significa na linguagem TUPI, “aquele que devora”, estão entre as maiores espécies

com comportamento migratório nos rios neotropicais, medindo até 144 cm de

comprimento e 150 kg de peso. Na década de 90, esta espécie foi importante na

pesca artesanal na reserva de Itaipu. Durante este período, os juvenis de jaú eram

capturados no reservatório e os peixes adultos na zona ribeirinha. No entanto, o

excesso da pesca sem controle, reduziu drasticamente esta espécie trazendo como

consequência o decréscimo dos estudos relacionados à fisiologia deste peixe, de

acordo com os dados sugeridos por Agostinho et al. (2003).

As populações dessas duas bacias (Paraná-Paraguai e Amazônica) foram

caracterizadas morfologicamente como duas espécies diferentes. No início da

década de 90, o jaú era identificado como Paulicea luetkeni, porém Silfvergrip (1992)

reconheceu que o gênero Paulicea era sinônimo de Zungaro. Outra pesquisa

18

descreveu duas espécies morfologicamente distintas nos principais rios brasileiros

(LUNDBERG; LITTMANN, 2003). A espécie Zungaro zungaro é encontrada na

bacia do Amazonas, e a espécie Zungaro jahu, é restrita à bacia do rio Paraná-

Paraguai. Por outro lado, em revisão feita por Graça e Pavanelli (2007) foi adotada a

interpretação de que todas as populações de jaú são da espécie Zungaro zungaro.

Entretanto, em uma pesquisa realizada por Boni et al. (2011), as populações dessas

duas bacias foram caracterizadas geneticamente como duas espécies diferentes,

concluindo que a população Zungaro da bacia do Paraná-Paraguai devem ser

identificada como Zungaro jahu, e a população da bacia Amazônica como Zungaro

zungaro. As ações de conservação desta espécie devem ser planejadas em

diversos níveis, considerando análises de genes, espécies, e ecossistemas, e só

será mais adequadamente planejada, quando as relações taxonômicas ficarem

esclarecidas.

Carillo-Avila et al. (2009) ressaltam que estas espécies possuem um elevado

valor econômico e ecológico em função da importância para a pesca esportiva e de

subsistência, por isso é essencial delimitar suas unidades populacionais e genéticas

para contribuir com a conservação desta espécie a partir do estabelecimento de

eficientes planos de manejo.

2.3 CARACTERÍSTICAS DO PIRARUCU (Arapaima gigas)

O pirarucu é considerado o maior peixe de escama de água doce do mundo,

podendo alcançar 3 metros de comprimento e peso de 200 kg. O nome pirarucu tem

origem do Tupi, onde pira significa peixe e urucu, semente de cor vermelha. Está

presente em grande parte da região Pan-Amazônica e a distribuição geográfica

abrange a bacia Amazônica, Araguaia-Tocantins e Orinoco (AMARAL et. al., 2011).

Taxonomicamente pertence à ordem Osteoglossiformes, subordem Osteoglossoidei,

superfamília Osteoglossoidae, família Osteoglossidae, gênero Arapaima e espécie

Arapaima gigas (REBAZA et al., 1999).

O histórico da pesca do pirarucu se inicia no período colonial, com a criação

dos “pesqueiros reais”. No século XVIII, iniciou-se a exploração comercial desta

espécie, sendo a mesma comercializada em mantas secas e salgada, um produto

19

similar ao bacalhau (Gadus morhua). No século XIX até início do século XX, mais de

3.000 ton/ano de pirarucu foram exportados da Amazônia. A partir de 1975, esta

estimativa reduziu para 300 ton/ano e o pirarucu foi inserido na lista do anexo II da

Convenção sobre o Comércio Internacional das Espécies da Fauna e da Flora

Silvestres Ameaçadas de Extinção (CITES). De acordo com este documento, a

exploração da referida espécie foi estritamente regulamentada e controlada. Nos

anos 90, o cenário foi caracterizado pela recuperação dos estoques na Amazônia

devido às estratégias de preservação e conservação do pirarucu bem como a

participação efetiva dos pescadores na elaboração das medidas de manejo

(BRASIL, 2011).

Desta forma, estímulos têm sido realizados para a criação do pirarucu em

cativeiro visando maior monitoramento e preservação dos estoques naturais. Além

disso, esta espécie apresenta inúmeras características favoráveis para a criação

intensiva como resistência a elevadas densidades de estocagem; fácil adaptação ao

consumo de alimentos balanceados e rações comerciais; rápido crescimento (cerca

de 7 -10 kg) no primeiro ano de criação; respiração aérea nas fases mais avançadas

de desenvolvimento, o que facilita a criação em ambientes com baixa disponibilidade

de oxigênio; e elevado rendimento de filé (acima de 45%), superando o alcançado

pela maioria dos peixes cultivados no país. Ademais, esta espécie apresenta carne

clara, magra, de elevada qualidade e livre de espinhas intramusculares, tendo

expressiva aceitação pelos consumidores e elevado valor de mercado,

representando uma espécie com promissoras perspectivas para o comércio nacional

e internacional (BRANDÃO et al., 2008; ONO; KEHDI, 2013).

2.4 LIPÍDIOS: ASPECTOS GERAIS E FUNCIONALIDADE

Em geral, os lipídios englobam todas as substâncias gordurosas existentes no

reino vegetal e animal. Compreendem as gorduras, óleos e ceras naturais, sendo

que os mais importantes são os óleos e as gorduras, que possuem grande

relevância na alimentação e na constituição das células vivas (FELTRE, 1996).

As gorduras e os óleos apresentam estrutura química bastante semelhante,

diferenciando-se pela presença ou não de insaturações, que são determinantes no

20

estado físico da substância. Nas gorduras predominam radicais de ácidos graxos

saturados (sólidas) e nos óleos há predominância de radicais de ácidos graxos

insaturados (líquidos). Os principais componentes dos lipídios são os ácidos graxos,

que compõem os triglicerídeos e são formados por cadeias de átomos de carbono

que se ligam a átomos de hidrogênio com um radical ácido em uma das

extremidades. Os ácidos graxos podem ser saturados (AGS) (carbonos com

ligações simples) ou insaturados (AGI) (carbonos com uma ou mais ligações

duplas). No caso de apenas uma dupla ligação na cadeia, o ácido graxo é

denominado monoinsaturado (AGM), e no caso de duas ou mais duplas ligações,

denomina-se poliinsaturado (AGPI) (USBERCO; SALVADOR, 2006).

O pescado pode ser classificado em grupos de acordo com o percentual de

lipídios totais: peixes magros (<2%), peixes com baixo teor de gordura (2-4%),

peixes com médio teor de gordura (4-8%) e peixes com alto teor de gordura (>8%)

(LAMBERTSON, 1978; ACKMAN, 1989; HAARD, 1992).

Os lipídios são biomoléculas que desempenham relevante função na

alimentação humana, pois possuem alto valor energético. Além disso, exercem

importante função na estrutura, na composição, na permeabilidade das membranas

e das paredes celulares. Atuam também na absorção e no transporte de nutrientes e

de vitaminas lipossolúveis (A, E, D e K) favorecendo a difusão de substâncias

importantes para o metabolismo celular. Estima-se que cerca de 40% do total da

necessidade diária de ácidos graxos são obtidos através da dieta alimentar

(PEREDA et al., 2005).

Os ácidos graxos poliinsaturados das series ômega-3 e ômega-6 são

considerados essenciais na alimentação humana e apresentam importantes funções

farmacológicas, reduzindo níveis de lipoproteínas de densidade baixa (LDL-C) e

muito baixa (VLDL-C) e, aumentando níveis de lipoproteínas de alta densidade

(HDL-C), assim como outros efeitos são atribuídos a estas biomoléculas como

participação em reações inflamatórias, resistência imunológica, doenças neoplásicas

(SIMOPOULOS, 2009; 2011).

Neste contexto, o pescado é composto por fração lipídica de elevada

qualidade e possui quantidade expressiva de ácidos graxos essenciais quando

comparado aos demais produtos de origem animal. Dentre os ácidos graxos

21

poliinsaturados destacam-se aqueles pertencentes à série ômega-6, como os ácidos

linoleico (C18:2 -6, AL) e o araquidônico (C20:4-6, AA), e à série ômega-3 como

os ácidos alfa-linolênico (C18:3 -3, AAL), eicosapentaenoico (C20:5 -3, EPA) e

docosaexaenoico (C22:6 -3, DHA) (SIMOPOULOS, 2009; 2011).

Os ácidos graxos ômega-3 e ômega-6 são obtidos a partir da alimentação ou

produzidos pelo organismo a partir dos AL e do AAL, pela ação das enzimas

elongases e dessaturases. As elongases atuam adicionando dois átomos de

carbono à parte inicial da cadeia, ao passo que as dessaturases oxidam dois

carbonos da cadeia, originando uma dupla ligação com a configuração cis

(COVINGTON, 2004; SIMOPOULOS, 2009). A série -6 é derivada do AL e a série

-3 do AAL. A partir destes ácidos graxos essenciais são sintetizados os ácidos:

araquidônico (AA), eicosapentaenóico (EPA) e docosahexaenóico (DHA) (SOUZA et

al., 2007; SIMOPOULOS, 2009). A figura 1 ilustra a síntese de ácidos graxos das

séries -3 e -6.

Figura 1: Metabolismo dos ácidos graxos das séries -3 e -6 (adaptado de

LOTTENBERG, 2009).

22

O AAL é responsável pela produção de EPA e DHA, que são precursores de

um grupo de compostos eicosanóides do qual fazem parte as prostaglandinas, os

tromboxanos e os leucotrienos. (COVINGTON, 2004). O EPA está diretamente

relacionado com a diminuição do processo inflamatório e, o DHA, também está

associado a vários benefícios para a saúde, principalmente no desenvolvimento do

cérebro e da retina (SIMOPOULOS, 2011).

O AA está envolvido no crescimento e na produção de prostaglandina E2

(PGE2), que é importante para o desenvolvimento normal de muitos órgãos e

células incluindo o sistema nervoso central (SIMOPOULOS, 2011). Além disso, está

relacionado com o desenvolvimento da retina, durante o período de gestação e nos

primeiros anos de vida, sendo sua presença indispensável para a formação do

indivíduo (MARTIN et al., 2006). Esta molécula em altas concentrações (>1,5g/dia

por 50 dias) compromete o sistema imunológico com destaque para proliferação

linfocitária, produção de citocinas e atividade de célula natural “killer” (OLIVEIRA,

2004).

Estudos têm demonstrado que alguns ácidos graxos essenciais, possuem

fatores de proteção à saúde e que o consumo frequente de alimentos com elevada

quantidade de ômega 3 e ômega 6, presentes especialmente nos peixes, está

associado a redução dos riscos de doenças cardiovasculares como aterosclerose,

trombose e arritmia. Além disso, são importantes no tratamento de certas doenças

inflamatórias como eczema atópico, asma e psoríase bem como na síndrome pré-

menstrual, diabetes, artrite reumatóide, hipertensão, obesidade e certos tipos de

cânceres (SANTOS et al., 2008; SIMOPOULOS, 2009; 2011).

A composição de ácidos graxos permite avaliar a qualidade nutricional da

fração lipídica e, para isso, são calculados os índices de aterogenicidade (IA),

trombogenicidade (IT), que relacionam os AGS com os AGM e AGPI, e as razões

entre AG hipocolesterolêmicos e hipercolesterolêmicos (H/H). Segundo Turan et al.

(2007) os índices de aterogenicidade e trombogenicidade (IA e IT, respectivamente)

indicam o potencial de estímulo à agregação plaquetária, ou seja, quanto menor os

valores de IA e IT, maior é quantidade de ácidos graxos anti-aterogênicos presentes

em determinada fração lipídica e, consequentemente, maior é o potencial de

prevenção ao aparecimento de doenças coronarianas. A razão entre ácidos graxos

23

hipocolesterolêmicos e hipercolesterolêmicos (H/H) está relacionada mais

especificamente com o metabolismo do colesterol, e quanto maior for esta razão,

mais adequado nutricionalmente é o óleo ou a gordura (BENTES et al., 2009).

Apesar dos benefícios à saúde humana, os ácidos graxos poliinsaturados são

extremamente susceptíveis às reações degradativas. Quanto maior o grau de

insaturação, maior a suscetibilidade a oxidação (PEREDA et al., 2005; SHICHIRI et

al., 2014).

2.5 VALOR NUTRICIONAL DO PESCADO

Em geral, o pescado é composto por 66 a 85% de umidade, 15 a 24% de

proteína, 0,1 a 25% de gordura, 1 a 2% de minerais e 0 a 0,5% de carboidratos

Todavia, a composição química desta matriz alimentar é extremamente variável

dependendo de fatores como a época do ano, alimentação (composição, quantidade

disponível e qualidade), estágio de maturação sexual, idade, condições de cultivo,

porção muscular analisada, entre outros. Desta forma, a composição centesimal

pode variar entre espécies e entre indivíduos da mesma espécie (ARBELÁEZ-

ROJAS et al., 2002; BORAN; KARAÇAM, 2011).

Estes fatores também influenciam o perfil de ácidos graxos dos peixes,

principalmente, a alimentação que, devido aos componentes da cadeia alimentar,

difere mais acentuadamente entre as espécies selvagens e criadas em cativeiros,

onde há fornecimento de rações balanceadas (AVERINA; KUTYREV, 2011).

As proteínas e os lipídios são os principais componentes, enquanto que os

carboidratos são detectados a níveis limitados (menos de 0,5%). O conteúdo de

vitaminas é comparável aos encontrados em mamíferos, exceto para as vitaminas A

e D. Em relação aos minerais, o pescado é uma fonte particularmente valiosa de

cálcio e fósforo, bem como ferro, cobre e selênio. Além disso, peixes de água

salgada contêm elevados níveis de iodo. Com relação à porção lipídica, os peixes

possuem até 40% de ácidos graxos de cadeia longa que são altamente insaturadas,

entre cinco ou seis ligações duplas, quando comparados aos lipídios da musculatura

de mamíferos. Esta diferença tem relação direta tanto para aspectos ligados a saúde

(atividade antitrombótica de ácidos graxos poliinsaturados) quanto naqueles

24

correlacionados a fins tecnológicos e de qualidade (desenvolvimento rápido de

ranço) (SARTORI; AMANCIO, 2012).

O perfil de ácidos graxos também pode variar entre os peixes; os peixes de

água doce apresentam maior percentual de ácidos graxos da família ômega 6

enquanto que os peixes marinhos apresentaram maior percentual de ácidos graxos

da família ômega 3, especialmente EPA e DHA (WANG et al., 1990).

2.6 ASPECTOS DE QUALIDADE DO PESCADO

2.6.1 Alterações degradativas

O pescado é uma matriz altamente perecível devido às características

intrínsecas como elevada atividade de água, pH neutro, presença de uma flora

bacteriana de natureza psicrófila, tipo de proteínas e elevado conteúdo de lipídios

poliinsaturados, os quais são facilmente oxidáveis. A deterioração do pescado se

instala logo após a morte e avança ao longo do tempo. A velocidade de

decomposição depende de fatores exógenos (manipulação, manejo de abate e

conservação) e endógenos (composição e espécie do peixe). Os processos

deteriorativos envolvem, principalmente, atividade enzimática, a ação de

microrganismos presentes na superfície, brânquias e trato intestinal e a oxidação

lipídica (FOGAÇA; SANT’ANA, 2009).

Após a morte do pescado, a estrutura do tubo digestivo é modificada, o

sistema imune cessa sua atividade e inicia a entrada de enzimas endógenas para os

tecidos circundantes. Este processo de autodigestão no pescado, denominado

autólise são muito variados e incluem alterações como degradação de nucleotídeos

a proteólise. Normalmente, coincide com a lipólise das gorduras, que acarreta

liberação de ácidos graxos, que serão muito importantes em fenômenos posteriores

como a oxidação (GONÇALVES, 2011).

25

2.6.2 Alterações na fração lipídica

As alterações oxidativas dos ácidos graxos insaturados podem ocorrer por

várias vias, em função do meio e dos agentes catalisadores. A auto-oxidação é um

processo dinâmico que evolui ao longo do tempo, envolvendo reações capazes de

auto-propagação, e que dependem do tipo de ação catalítica (temperatura, íons

metálicos, radicais livres, pH). Classicamente é dividida em três fases: iniciação,

propagação e terminação. Na iniciação formam-se radicais livres a partir dos ácidos

graxos insaturados, que reagem com o oxigênio, produzindo peróxidos. Na

propagação, ocorre o acúmulo de radicais do tipo peróxido, formando os

hidroperóxidos e a oxidação de elevada concentração de lipídios insaturados. Na

terminação, ocorre decomposição de hidroperóxidos que resultam na formação de

compostos secundários como aldeídos, cetonas, alcoóis, hidrocarbonetos, que são

responsáveis pelas alterações sensoriais nos alimentos (sabor e odor de ranço) e

pela toxicidade (FERRARI, 1998; SILVA; BORGES; FERREIRA, 1999).

Os hidroperóxidos formados durante a oxidação são compostos inodoros, no

entanto, a sua degradação leva à formação de uma ampla gama de compostos

carbonilo, hidrocarbonetos, furanos e outros produtos que contribuem para o sabor

rançoso da deterioração dos alimentos (DE ABREU et al., 2011). Além disso, a

oxidação pode levar à formação de compostos tóxicos, tais como o malondialdeído

(MDA) e também a degradação de ácidos graxos poliinsaturados (AGPI), em

particular o ácido eicosapentaenoico (EPA) e ácido docosaexaenoico (DHA)

(GOMEZ-ESTACA et al., 2014). Segundo Zaki et al. (2014), o aumento de MDA,

reduz os níveis da enzima paraoxonase (PON1), o que contribui para resistência à

insulina bem como aumento da pressão arterial e níveis de lipídios no sangue,

sendo considerados importantes fatores de risco para saúde.

Além da auto-oxidação, é possível ainda acontecer à foto-oxidação pela

presença de sensores nos tecidos animal e vegetal como a riboflavina, clorofila e

mioglobina que, na presença de luz e oxigênio, iniciam um processo de transferência

de energia para a formação de peróxido. Esta reação provoca alterações na

conformação das moléculas de ácidos graxos, que passam da configuração cis para

trans. Outra possível via de oxidação lipídica consiste na ação de enzimas como

26

lipoxigenases e/ou peroxidases, que são isoenzimas que catalisam reações

oxidativas nas ligações duplas dos ácidos graxos poliinsaturados. Este fator ocorre

em uma reação de cadeia (propagação), formando hidroperóxidos que se

decompõem em ácidos, aldeídos e cetonas (ARAÚJO, 2008).

A rancificação oxidativa apresenta expressiva relevância na deterioração do

pescado devido às alterações sensoriais e a produção de compostos potencialmente

tóxicos para a saúde. Além disso, o oxigênio, luz, umidade e calor são agentes

catalisadores do processo de oxidação lipídica, sendo de fundamental relevância

atentar para possíveis condições de exposição e estocagem desfavoráveis ao

produto (MARIUTTI; BRAGAGNOLO, 2009). No entanto, o comportamento da

oxidação lipídica para cada espécie de peixe pode ser influenciado por fatores

endógenos (espécies de peixes e composição química), bem como por

transformação e as condições de armazenamento, afetando a qualidade nutricional

do pescado (TAHERI et al., 2012).

O armazenamento tanto refrigerado quanto congelado, com ou sem outras

soluções tecnológicas, tem sido empregados para manter as propriedades do

pescado. Podemos observar em um estudo realizado por Arfart et al. (2015), em

pesquisa com Lates calcalifer, de áreas tropicais do Sudeste Asiático, observaram o

aumento dos radicais peróxidos e da formação do MDA, durante 12 dias de

estocagem em refrigeração. De Abreu et al. (2011), também demonstraram a

formação de peróxidos e de MDA durante 12 meses de congelamento, em amostras

de Hippoglossus hippoglossus. Aubourg et al. (2007) atribuíram o processo de

oxidação de lipídios no peixe congelado à ação de enzimas endógenas em cada

espécie. Estas enzimas, como as lipoxigenases, por exemplo, podem ser

influenciadas por fatores interno (teor enzimático e composição) e externo (tipo de

alimentação, temperatura e captura), o que deve ser considerado na

comercialização e no tempo de estocagem do pescado. As enzimas endógenas de

peixes podem estar ativas durante o armazenamento congelado, mesmo a

temperaturas de –20ºC (HWANG; REGENSTEIN, 1989).

27

3 DESENVOLVIMENTO

3.1 ARTIGO 1: LIPID DISTRIBUTION IN THE MEAT OF JAU (Zungaro jahu) AND THE

INFLUENCE OF STORAGE TEMPERATURE ON ITS FAT STABILITY. Submitted in

International Journal of Food Science &Technology (Paper I – Under review).

Figura 2. Desenho experimental delineado para desenvolvimento do artigo 1.

28

Lipid distribution in the meat of jau (Zungaro jahu) and the influence of storage

temperature on its fat stability

Nathália Miranda Coutinho1, Eliane Teixeira Mársico

1, Miguel Antonio Cinquini

2, Flavio

Alves da Silva3, Maria Lucia Guerra Monteiro

1, Ismar Araujo de Moraes

4 and Carlos Adam

Conte-Junior1

1Departamento de Tecnologia de Alimentos, Faculdade de Medicina Veterinária, Universidade Federal

Fluminense - UFF, Vital Brazil Filho 64, 24230-340, Niterói, RJ, Brasil.

2Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Escola de Agronomia e

Engenharia de Alimentos, Universidade Federal de Goiás - UFG, Campus Samambaia - Rodovia

Goiânia / Nova Veneza, Km 0, 74690-900, Goiânia, GO, Brasil.

3Setor de Engenharia de Alimentos, Escola de Agronomia, Universidade Federal de Goiás - UFG,

Campus Samambaia - Rodovia Goiânia / Nova Veneza, Km 0, 74690-900, Goiânia, GO, Brasil.

4Departamento de Fisiologia, Centro de Ciências Médicas, Universidade Federal Fluminense - UFF,

Hernani de Mello, 101, 24210130, Niterói, RJ, Brasil.

Corresponding author: Nathália Miranda Coutinho. Faculdade de Medicina Veterinária, Universidade

Federal Fluminense - UFF, Vital Brazil Filho 64, 24230-340, Niterói, RJ, Brasil. Tel: +55 21-2629-

9545 / Fax: +55 21-2629-9541.

E-mail: nathaliacoutinho@id.uff.br

29

Summary: The aim of this study was to determine the total lipid content in nine different

body regions of jau catfish, and evaluate their chemical composition and lipid oxidation. The

body regions were divided into anterior-dorsal (P1), anterior-medial (P2), anterior-ventral

(P3), central-dorsal (P4), central-medial (P5), central-ventral (P6), posterior-dorsal (P7),

posterior-medial (P8), and posterior-ventral (P9). Malondialdehyde (MDA) was determined

during 15 days at 4 °C, before (T1) and after freezing period for 105 days at –20 °C (T2). Jau

catfish contained high protein (20.17%) and low lipid (0.60%). The increase of MDA (0.2 to

2.5 mg MDA kg-1

) was more pronounced after freezing period (T2) (P < 0.05). Among all

body regions analyzed, ventral portions (P3, P6 and P9) presented highest total lipid content

(P < 0.05). Our study revealed that total lipid varies depending on body regions. Moreover,

both refrigerated and frozen storage did not avoid MDA formation.

Key-words: freshwater fish, catfish, chemical composition, lipid oxidation, TBARS.

Introduction

World fish production has grown steadily throughout the last years. From 2011 to 2012, it

increased by 1.5%, from an average of 155.7 million to 158.0 million tons. Brazil’s large

contribution significantly improved its global ranking among the top fish producing countries

in recent years. In 2012, Brazil was ranked 10th for capture and 12th for farmed fish

production, contributing 266.042 and 707.461 million tons, respectively (FAO, 2014).

Fish species of the genus Zungaro (Siluriformes, Pimelodidae), popularly known as “jau”

in Brazil, are characterized as leather fish and are among the largest species with migratory

behavior. They reach up to 150 kg in weight and 144 cm in length. These catfish are

30

piscivorous and usually inhabit deep holes of lotic environments. Furthermore, jau species are

of great importance for commercial fishing and their meat is highly appreciated by consumers

(Agostinho et al., 2003).

Fish are a valuable source of nutrients for balanced nutrition and good health, mainly due

to their high lipid quality (Calder & Yagoob, 2009). Nevertheless, lipid content varies among

body regions of fish, previously described for some species such as salmon (Katikou et al.,

2001), trout (Fjellnager et al., 2001) and European seabass (Testi et al., 2006). In general,

total lipid content varies depending on exogenous (catching, season, environmental

conditions, feed) and endogenous factors (species-specific physiological characteristics such

as spawning and migration (Boran & Karaçam, 2011). Furthermore, fish lipids contain a high

amount of unsaturated fatty acids which are more prone to oxidation due to the instability of

double bonds (Mapiye et al., 2012; Tacon & Metian, 2013).

Lipid oxidation results in secondary compounds, for example malondialdehyde, which are

harmful to human health (Chaijan, 2008; Zaki et al., 2014) because of their mutagenic and

carcinogenic properties (Duthie et al., 2013). However, more substantiated studies on the

behavior of lipid molecules in fish are needed, because they are considered an important

source of fatty acids for humans. The lipid oxidation behavior for each fish species can be

influenced by endogenous factors (fish species and chemical composition), as well as by

processing and storage conditions that affects lipid composition (Taheri et al., 2012).

Regardless of the economic importance of these fish species, very little or no information

is available on the lipid composition of their different body regions and their chemical

stability. Therefore, the objective of this study was to evaluate total lipid content of different

body regions of jau catfish, and to monitor lipid oxidation during 15 days at 4 ± 1 °C, before

and after freezing (105 days at –20 ± 2 °C).

31

Materials and methods

Experimental design

From a lot of 25 adult fishes, a total of approximately 20 kg frozen jau catfish

(Zungaro jahu) (85 cm average length) were randomly obtained from a fish industry located

in the state of Goias, Brazil. For this experiment were obtained fishes with natural diet and

without distinction of sex. The whole fishes were obtained in November during fishing

season. Frozen samples (–20 ºC) were put on ice (0 ± 1 ºC) and transported by airmail to the

laboratory in Rio de Janeiro, Brazil. The transportation period did not exceed three hours.

Under laboratory conditions, fish samples were randomly divided into two batches. Group

one was used to determine total lipid content in nine different body regions. In addition,

chemical composition, energy value, and TBARS were evaluated during refrigerated storage

(15 days at 2 ± 1 °C) using pooled muscle tissue of fish samples from this group. This pooled

sample was obtained by combining subsamples from all sampled body regions. Fish samples

from group two were immediately frozen. After 105 days of freezing at –20 ± 2 ºC, samples

were thawed overnight in a refrigerator (4 ± 1 °C), and pooled muscle tissue was obtained as

described previously. Next, fish samples were stored at 4 ± 1 °C for 15 days for TBARS

determination. All experiments were repeated twice (n = 2).

Total lipid content of different body regions

Each fish sampled in group one was divided into three regions: anterior, central and

posterior, and then subdivided into three areas (dorsal, medial and ventral), totaling nine

regions: P1 (anterior-dorsal), P2 (anterior-medial), P3 (anterior-ventral), P4 (central-dorsal),

32

P5 (central-medial), P6 (central-ventral), P7 (posterior-dorsal), P8 (posterior-medial), and P9

(posterior-ventral) (Figure 1). Total lipid content was determined by the gravimetric method

using petroleum ether as organic solvent (AOAC, 2012). All analyses were performed in

duplicate.

Chemical composition

Moisture, protein, ash, and lipid content were determined according to AOAC (2012).

Moisture was determined by drying the sample at 100 – 105 °C until constant weight. Protein

content was estimated by the Kjeldahl method with a conversion factor of N × 6.25. Ash

content was determined after incineration at 550 °C in a muffle furnace. Lipid content was

obtained by petroleum ether extraction using a Soxhlet apparatus. The percentage of

carbohydrates was calculated by the equation % carbohydrates = 100% − (% protein + % lipid

+ % moisture + % ash). Energy value was determined by multiplying the percentage of

protein, lipid and carbohydrate content with their respective energy values of 4, 9 and 4 kcal.

Both carbohydrate and energy values were obtained according to Merrill & Watt (1973). All

analyses were performed in duplicate.

Lipid oxidation

Thiobarbituric acid (TBA) content was determined using the distillation method

described by Monteiro et al., (2012). Oxidative rancidity was measured, every other day,

during refrigerated storage of 15 days at 2 ± 1 °C in two different groups: in fresh fish (T1)

and in thawed fish after freezing for 105 days at –20 °C (T2). Results were expressed as

33

milligram of malondialdehyde per kilogram sample (mg MDA kg-1

). All analyses were

performed in duplicate.

Statistical analysis

Significant differences between mean values of total lipid content from different body

regions and TBARS from different storage days were evaluated by one-way ANOVA with

Tukey's test at a 95% confidence level (P < 0.05). These analyses were performed with the

software XLSTAT, version 2012.6.08 (Addinsoft, Paris, France).

Results and Discussion

Total lipid content of different body regions

The total lipid content of nine different body regions is listed in Table 1. Considering

the anterior and posterior areas, total lipid content did not differ between dorsal (P1 and P7)

and medial (P2 and P8) regions (P > 0.05). Total lipid content was highest in the ventral

regions of the anterior and posterior areas (P3 and P9, P < 0.05). In the central regions, the

highest total lipid content was found ventrally (P6), followed by medial (P5) and dorsal (P4)

areas (P < 0.05). Total lipid content was higher in ventral regions (0.57 – 1.91%) than in

dorsal (0.13 – 0.32%) and medial (0.13 – 0.42%) regions (P < 0.05). Of all ventral regions,

the highest total lipid content was found central-ventrally (P6, P < 0.05). Our results indicate

that total lipid content of jau catfish tended to increase in the dorsal-ventral direction (P <

0.05).

34

Our results are in agreement with Thammapat et al. (2010), who observed a similar

tendency in total lipid content of different body regions of Asian catfish. In addition, total

lipid content tended to increase significantly in the dorsal-ventral direction in rainbow trouts

(Fjellanger, et al., 2001; Testi et al., 2006), Nile tilapia and broadhead catfish (Yarnpakdee et

al., 2014). Chaijan et al. (2010) also observed that lipid content was lower in the dorsal region

(0.54%) than in the ventral region (4.52%) in giant catfish (Pangasianodon gigas). The

increase of lipid content in the dorsal-ventral direction can be explained by close proximity to

the visceral region, which has higher lipid content than muscle portions. Thammapat et al.

(2010) observed that viscera of Asian catfish had higher lipid content (93.32%) than ventral

(4.79 – 57.51%) and dorsal body regions (2.95 – 5.54%). Zhong et al. (2007) found that

viscera of steelhead trout (40.2%) had higher lipid content than muscle. Duan et al. (2014)

report similar findings for yellow croaker, with mean values for total lipid content in muscle

and viscera of 14.32% and 24.55%, respectively.

Chemical composition

Jau catfish consisted on average of 20.17 ± 1.40% protein, 0.60 ± 0.27% lipids, 77.71

± 3.62% moisture, 0.96 ± 0.05% ash, 0.56 ± 0.23% carbohydrates and 88.36 kcal 100g-1

energy value. In agreement with this, the chemical composition is similar in catfish from

Colombia (Perea et al., 2008) and in African catfish (Foline et al., 2011), however, protein

content in the latter was lower (16.24%).

On the other hand, our results are in partial disagreement with previous studies of

other catfish such as sutchi catfish (Pangasius hypophthalmus) (Orban et al., 2008), silver

catfish (Rhamdia quelen) (Weber et al., 2008) and African catfish (Clarias gariepinus) (Ersoy

et al., 2009; Ibhadon et al., 2015). These studies reported protein, lipid and moisture contents

35

of 11.40 – 16.20%, 1.84 – 5.02%, and 69.30 – 83.57%, respectively. Nevertheless, in

accordance with our data, these authors reported similar values of ash (0.83 – 1.25%).

Carbohydrate values were higher in African catfish (Clarias gariepinus) (Chukwu & Shaba,

2009, Foline et al., 2011 and Ibhadon et al., 2015).

The chemical composition of fish is highly variable since it depends on species,

catching season, environment, diet, age, and sex (Boran & Karaçam, 2011; Li et al., 2012).

Lipid and protein are the most variable components in fish (Yeganeh et al., 2012) leading to

variation in moisture content due to the inverse relationship between lipid and moisture

(Katikou et al., 2001). Our study suggests that jau catfish has high nutritional value due to

high protein content and low total lipid content resulting in the lowest energy value among

catfish species.

Lipid oxidation

Malondialdehyde (MDA) values are commonly used as an indicator of the degree of

lipid oxidation in fish muscle. In general, an increase in MDA values decreases the

paraoxonase (PON1) level leading to a greater risk of dyslipidemia, insulin resistance, and

high blood pressure which are considered important components in the pathogenesis of the

metabolic syndrome, mainly in obese adolescents (Zaki et al., 2014).

In fresh fish (T1), MDA values increased (P < 0.05) from day 6 (0.1 mg MDA kg-1

) to

day 15 (0.6 mg MDA kg-1

) of refrigerated storage (Figure 2). After a freezing period (T2),

MDA values remained constant until day 8 of refrigerated storage, except on days 4 and 5

where MDA increased (3.4 mg MDA kg-1

) (P < 0.05). After day 8, MDA values decreased

(2.3 mg MDA kg-1

) (P < 0.05) and remained constant until the end of the storage period

36

(Figure 2). Nevertheless, the increase of MDA values was more pronounced after a freezing

period (0.2 mg MDA kg-1

observed on day 0 in fresh fish (T1) and 2.5 mg MDA kg-1

on day 0

in thawed fish (T2), P < 0.05).

Several studies confirmed the increase of MDA during refrigerated and freezing

storage of different fish species such as Atlantic halibut (De Abreu et al., 2011), Nile tilapia

(Monteiro et al., 2012), salmon (Indergard et al., 2014), saithe, hoki (Karlsdottir et al., 2014a,

b), and sea bass (Qiu et al., 2014). During frozen storage, an increase of MDA is probably due

to endogenous lipoxygenase activity at low temperatures (De Abreu et al., 2010; De Abreu et

al., 2011). In the lipoxygenase pathway, oxidative reactions affecting the double bonds of

unsaturated fatty acids produce a wide variety of degradation products and lead to

hydroperoxide formation (Allen & Hamilton, 1994). On the other hand, a decrease in MDA

can be attributed to a loss of secondary oxidation products by their volatility or by the ability

of malondialdehyde to form covalent bonds with alkaline compounds from the degradation

process (Monteiro et al., 2012; Intarasirisawat et al., 2014). In addition, oxidative rancidity

can occur even in low-fat fishes depending on the lipid fraction (polyunsaturated fatty acids

composition) (Sohn et al., 2005), which may explain the results found for this species.

Conclusions

Our findings show that total lipid content differed between body regions, and that the

highest lipid content was found in the ventral muscle. These results provide guidance to lipid

researchers and sensorial food analysts in selecting representative fillet portions for their

studies. Conventional storage methods such as refrigeration and freezing were not effective in

37

avoiding lipid oxidation. Furthermore, conservation methods in order to inactivate enzymes

(lipoxygenase) should be studied.

Acknowledgments

The authors are thankful for the financial support from the Fundação Carlos Chagas Filho de

Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ), process numbers E-

26/111.933/2011; E-26/103.003/2012, FAPERJ E-26/112.485/2012, E-26/111.673/2013; E-

26/010.001954/2014; E-26/111.130/2014 and E-26/101.403/2014; and also from the

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) process numbers

311361/2013-7, 401922/2013-8, 313917/2013-2 and 441987/2014-1; the Coordenação de

Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), process numbers

23038.007363/2011-13; and CAPES/FAPERJ E-45 - PAPDRJ/2013 (E-26/101.403/2014).

Conflict of Interest

The authors declare that there are no conflicts of interests.

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43

Table 1 Total lipid content of the 9 region points of jau catfish (Zungaro jahu).

Region points % Lipid content

P1 0.28ab

± 0.13

P2 0.13a ± 0.04

P3 0.57c ± 0.14

P4 0.13a ± 0.03

P5 0.44bc

± 0.01

P6 1.91e ± 0.01

P7 0.32abc

± 0.09

P8 0.42bc

± 0.15

P9 0.96d ± 0.21

P1 (anterior-dorsal), P2 (anterior-medial), P3 (anterior-ventral), P4 (central-dorsal), P5

(central-medial), P6 (central-ventral), P7 (posterior-dorsal), P8 (posterior-medial) and P9

(posterior-ventral). Values are mean ± standard derivation (n=2). a,b,c,d,e

means in a row without common superscripts are significantly different (P < 0.05).

Figure 1 Different region points of Jau catfish (Zungaro jahu).

P1 (anterior-dorsal), P2 (anterior-medial), P3 (anterior-ventral), P4 (central-dorsal), P5 (central-medial), P6

(central-ventral), P7 (posterior-dorsal), P8 (posterior-medial), and P9 (posterior-ventral).

44

Figure 2 TBARS expressed in mg MDA kg-1

sample of jau catfish stored for 15 days under

refrigeration (T1) and 15 days under refrigeration after frozen for 105 days (T2).

Different symbols indicate significant differences (P < 0.05). cDifference between day 0 (T1) and day 0 (T2).

Graphical Abstract:

45

3.2 ARTIGO 2: FATTY ACIDS COMPOSITION AND INFLUENCE OF TEMPERATURE

ON THE LIPID STABILITY OF Arapaima gigas MEAT. Submitted in LWT- Food Science

and Technology (Paper II – Under review).

Figura 3. Desenho experimental delineado para desenvolvimento do artigo 2.

46

Fatty acids composition and influence of temperature on the lipid stability of Arapaima

gigas meat

COUTINHO, N. M.a; CANTO, A. C. V. C. S.

a; MÁRSICO E. T.

a*; CINQUINI, M. A.

b; SILVA, F.

A.c; KELLER , L. A. M.

d; CONTE-JUNIOR, C. A.

a; MONTEIRO, M. L. G.

a

aDepartamento de Tecnologia de Alimentos, Faculdade de Medicina Veterinária,

Universidade Federal Fluminense - UFF, Vital Brazil Filho 64, 24230-340, Niterói, RJ,

Brasil.

bPrograma de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Escola de Agronomia e

Engenharia de Alimentos,Universidade Federal de Goiás - UFG, Campus Samambaia -

Rodovia Goiânia / Nova Veneza, Km 0, 74690-900, Goiânia, GO, Brasil.

cSetor de Engenharia de Alimentos, Escola de Agronomia, Universidade Federal de Goiás -

UFG, Campus Samambaia - Rodovia Goiânia / Nova Veneza, Km 0, 74690-900, Goiânia,

GO, Brasil.

dDepartamento de Zootecnia e Desenvolvimento Agrossocioambiental Sustentável, Faculdade

de Medicina Veterinária, Universidade Federal Fluminense - UFF, Vital Brazil Filho 64,

24230-340, Niterói, RJ, Brasil.

*Corresponding author. Tel.: +55 21 2629 9545; Fax: +55 21 2629 9541.

E-mail address: elimarsico@gmail.com

Abstract: The objective of this study was to investigate the nutritional quality as well as the

lipid stability in Arapaima gigas fillets. A total of 27.32 kg of A. gigas fillets were obtained

and the proximate composition and fatty acid profile were immediately determined. In

47

addition, lipid oxidation parameters were analyzed during 15 and 90 days at 4 °C and –20 ºC,

respectively. A. gigas fillets exhibited high protein (>15%) and low lipid contents (<2%) with

great polyunsaturated fatty acids (PUFAs) content (43.97%). Nutritional quality indices were

atherogenicity index (0.35), thrombogenicity index (0.28) and

hypocholesterolemic/hypercholesterolemic acid (2.37) ratios. In general, an increase followed

by a decrease was observed on peroxide index (PI) and malondialdehyde (MDA) results in

both storage temperatures (P < 0.05). The lipid profile exhibited a great nutritional quality,

however new conservation methods should be investigated in this matrix due to increased

lipid oxidation during refrigerated and frozen storage.

Keywords: pirarucu, freshwater fish, proximate composition, oxidative rancidity, gas

chromatography.

1. Introduction

Fish is considered a cheap source of nutrients with high biological quality, mainly the

long-chain polyunsaturated fatty acids (PUFAs) content (Buzzi, Henderson & Sargent, 1997),

representing a great nutritional alternative compared to other type of meat matrices (Martínez-

González, Fernández-Jarne, Serrano-Martínez, Marti, Martinez & Martín-Moreno, 2002). The

freshwater fish are considered an important healthy product associated with the decrease of

risk factors such as cardiovascular diseases, blood pressure, type 2 diabetes, and chronic

obstructive pulmonary disease (Simopoulos, 2009).

In general, the PUFA composition can vary depending on different factors such as diet,

age, gender, environmental conditions and method of capture or fish removal (Huynh & Kitts,

48

2009). Freshwater fishes are composed by lower levels of eicosapentaenoic acid (EPA,

C20:5n-3) and docosahexaenoic acid (DHA, C22:6n-3) compared to marine fishes. Moreover,

overall freshwater fishes demonstrate great amount of n-6 PUFAs, mainly linoleic acid (LA,

C18:2n-6), and arachidonic acid (AA, C20:4n-6) (Hunter & Roberts, 2000). LA is a potent

antioxidant which inhibits the progression of atherosclerosis (Lee, Kritchevsky & Pariza,

1994) and is associated with a reduced serum cholesterol concentration (Troisi, Willent &

Weiss, 1992). Furthermore, AA are bioprecursors of eicosanoids substances (prostaglandin,

thromboxanes, leucotrienes) that acts on the modulation of specific risk factors such as

reduction of platelet aggregation, decrease of blood pressure, and direct regulation in local

inflammation (Simopoulos, 2009).

Nonetheless, the high concentration of PUFAs in this type of meat matrix leads to a high

lipid oxidation susceptibility due to double bonds instability (Shichiri et al., 2014), resulting

in PUFAs degradation, particularly EPA and DHA (Gomez-Estaca, Lopez-de-Dicastillo,

Hernandez-Munoz, Catala & Gavara, 2014), and formation of detrimental compounds such as

malondialdehyde (MDA) which increases cardiovascular risk factors (Zaki, El-Bassyouni,

Kamal, El-Gammal & Youness, 2014).

The Arapaima gigas is native fish specie from Brazil. This specie presents potential

farming characteristics representing an economically viable alternative for aquaculture

(Carani et al., 2008) mainly due to weight gain and carcass yield (Fogaça, Oliveira, Eulles,

Carvalho & Santos, 2011).

Previous studies already investigated production parameters (Imbiriba, 2001; Fogaça,

Oliveira, Eulles, Carvalho & Santos, 2011), proximate composition (Fogaça, Oliveira,

Carvalho & Santos, 2011; Oliveira, Jesus, Batista & Lessi, 2014; Martins, Martins & Pena,

2015), and protein deterioration compounds during storage. (Oliveira, Jesus, Batista & Lessi,

49

2014). However, very little research has focused on the nutritional quality of this specie,

mostly on the lipid portion in which to the best of our knowledge, no study has been

conducted until the present moment. Therefore, the aim of the present study was to determine

the proximate composition, characterize the lipid profile as well as investigate lipid variation

during refrigeration (4 °C) and frozen (–20 °C) storage time of Arapaima gigas fillets.

2. Materials and methods

2.1 Experimental design

Specimens of Arapaima gigas were obtained from fish farm, located in rural area of

state of Goiás, Brazil (16o

3’59.823’’S 50o 38’ 4.114’’ W) and processed in a fishery

company, located near the urban area in the same state (16o 36’ 52.890’’ S 48o 59’ 56.239’’

W). The fishes were fasted for 2 days according to commercial practice, were sacrificed in an

ice bath, headed, eviscerated, and filleted in the processing area. A total of 27.32 kg of A.

gigas fillets were obtained with mean weight and length of 4.6 ± 0.6 kg and 85.9 ± 8.3 cm,

respectively. Further, fish samples were packed, frozen (–20 ºC) and transported in ice box (0

ºC) to the laboratory, where they were randomly divided in two different storage

temperatures. One group was thawed at 4 °C overnight and proximate composition and fatty

acid profile was immediately evaluated. In addition, lipid oxidation was examined in fish

samples at specific time points during refrigerated (4 °C) for 15 days. The other group was

maintained frozen stored (–20 ºC) and lipid oxidation was evaluated at specific time points

during 90 days. The present experiment was repeated three times (n = 3).

50

2.2 Proximate analysis

The moisture, protein and ash contents were determined according to AOAC (2012).

On moisture determination, the samples were dried at 105 °C until constant weight, whereas

protein content was estimated using Kjeldahl method (N × 6.25) and ash content was

evaluated by muffle furnace incineration (550 °C). Moreover, the total lipid content was cold-

extracted as described by Bligh and Dyer (1959) wherein total lipid content of fish samples (5

g) were extracted utilizing a chloroform/methanol (1:2 v/v) mixture. The carbohydrate level

was calculated following the equation % carbohydrates = 100% − (% moisture + % protein +

% ash + % lipid) and energy value through energy value (kcal) = (4 x % protein+ 9 x % lipid

+ 4 x % carbohydrate) (Merrill & Watt, 1973). All analyses were performed in triplicate.

2.3 Lipid oxidation

In order to better understand lipid oxidation, during refrigerated storage (4 °C), fish

samples were evaluated in time points two days apart until 15th day as well as during frozen

storage (–20 °C) in time points two weeks apart until 90th

day. Primary lipid oxidation

products were determined using peroxide index (PI) by a colorimetric method through

potassium iodide oxidation (AOAC, 2012) with slight modification (3:1 acetic

acid:chloroform solution, v/v) Results are expressed in milliequivalents of peroxide per

kilogram of fish meat. In addition, secondary lipid oxidation products were analyzed utilizing

thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) method according to Tarladgis, Watts,

Younathan and Dugan (1960), modified by Monteiro et al (2012). Malondialdehyde (MDA)

values were calculated and results were expressed as mg of MDA/kg fish sample. All analyses

were performed in duplicate.

51

2.4 Fatty acid profile

The total lipids in fish samples were cold-extracted according to Bligh and Dyer

(1959). Briefly, 5 g of fish samples were extracted using a mixture of methanol: chloroform

(2:1 v/v). The fatty acids were acidic methylated (Chin, Liu, Storkson, Ha & Pariza, 1992;

Kishino, Ogawa, Ando, Omura & Shimizu, 2002; Conte-Junior, Soncin, Hierro & Fernandez,

2007). The fatty acid methyl esters (FAME) were analyzed through a gas chromatography

coupled with a flame ionization detector (Perkin Elmer, Waltham, MA, USA). A column

Omegawax-320 (polyethylene glycol of 30 m long, 0.32 mm internal diameter and 0.25 mm

in film thickness) (Sulpeco, USA) and helium as a carrier gas (10 psi) were utilized in

FAMEs separation. Injector (split of 1:20) and detector were set in 260 °C and 280 °C,

respectively. The initial column temperature was set for 110 °C, increased at a rate of 40

°C/min until reach 233 °C, and held this temperature for 2 min. Further, the temperature

increased at 1 °C/min until 240 °C, held for 21 min. FAMEs present in fish samples were

identified through retention time comparison with commercial standard containing 37 fatty

acid methyl esters (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). All analyses were performed in

triplicate.

2.5 Lipid Nutritional Quality Indexes (IQN)

Nutritional quality of A. gigas fillets was determined through three nutritional indexes:

index of atherogenicity (AI) and index of thrombogenicity (TI) according to Ulbricht and

Southgate (1991) with slight modifications described by Canto et al. (2015), and

hypocholesterolemic to hypercholesterolemic ratio (H/H) according to Santos-Silva, Bessa,

and Santos-Silva (2002), using the following calculations:

52

1. AI = (C12:0 + 4 × C14:0 + C16:0) / (∑MUFA + ∑n-6 + ∑n-3)

2. TI = (C14:0 + C16:0 + C18:0) / (0.5 × ∑MUFA + 0.5 × ∑n-6

+ 3 × ∑n-3 + 100 × ∑n-3 / ∑n-6)

3. H/H = (C18:1cis9 + C18:2n-6 + C20:4 n-6 + C18:3n-3 +

C20:5n-3 + C22:5n-3 + C22:6 n-3) / (C14:0 + 16:0)

2.6 Statistical analysis

One-way ANOVA was performed in order to evaluate proximate composition, fatty acid

profile and lipid oxidation (during storage time) in Arapaima gigas samples using XLSTAT

version 2012.6.08 (Addinsoft, Paris, France). Significant differences among mean values were

determined using Tukey's test at 95% of confidence level (P < 0.05).

3. Results and Discussion

3.1 Proximate composition

The proximate composition results are presented in Table 1. In agreement with Haard

(1992), fish are commonly classified into groups according to their total lipid content: lean

(<2%), low-fat (2–4%), medium-fat (4–8%) and high-fat (>8%). In addition, 15% of protein

content can be considered a great level (Memon, Talpur, Bhanger & Balouch, 2011). Thus,

our findings indicates that A. gigas fillets can be considered a lean meat with great protein

content which leads to low energy value (99.44 kcal/100g), similarly with previous studies in

A. gigas fillets (Fogaça, Oliveira, Carvalho & Santos, 2011; Oliveira, Jesus, Batista & Lessi,

2014).

53

Regarding to proximate composition of farmed A. gigas, similar total lipid (Oliveira,

Jesus, Batista & Lessi, 2014), protein (Fogaça, Oliveira, Carvalho & Santos, 2011; Martins,

Martins & Pena, 2015), moisture (Martins, Martins & Pena, 2015) and ash (Oliveira, Jesus,

Batista & Lessi, 2014 and Martins, Martins & Pena, 2015) contents were previously reported

in literature. Nonetheless, Martins, Martins and Pena (2015) reported high total lipid content

(2.60%) whereas Oliveira, Jesus, Batista, and Lessi (2014) observed low protein content

(16.83%) in A. gigas meat. The variation on proximate data observed on aformentined studies

can be explained due to high variability of fish composition depending on species, season

conditions, environment, diet, age, and sex (Martins, Martins & Pena, 2015). In general, lipid

and protein contents are the most variable components in farmed fish which depends on the

feeding and fish muscle activity (Thammapat, Raviyan & Siriamornpun, 2010).

3.2 Lipid oxidation in different temperatures of storage

For the best of our knowledge, there are no data regarding lipid stability of A. gigas

meat during refrigerated (4 °C) and frozen (–20 °C) storage. The lipid oxidation was

evaluated through PI and MDA determination during 15 days under refrigeration and 90 days

under freezing conditions (Table 2 and 3, respectively). PI increased on day 9 (P < 0.05)

whereas decreased on day 15 (P < 0.05) during refrigerated storage (4 ºC). Moreover, in

frozen storage (–20 ºC), PI increased on day 30 and decreased on day 45 (P < 0.05). Similar

pattern in PI was observed in Lates calcarifer during 12 days at 4 ºC (Arfat, Benjakul,

Vongkamjan, Sumpavapol &Yarnpakdee, 2015) as well as in Atlantic halibut during 12

months in frozen storage (De Abreu, Losada, Maroto & Cruz, 2011).

54

Regarding the MDA values, in general, A. gigas fillets demonstrated a decrease (P <

0.05) in refrigerated storage on day 12. According to Rezaei, Hosseini, Langrudi, Safari and

Hosseini (2008) a similar trend was observed in MDA formation in Onchorynchus mykiss at 3

ºC. Regarding frozen samples, overall A. gigas fillets exhibited greater MDA values on day

45 than days 15 and 30 (P < 0.05). Nonetheless, a decrease in MDA values were observed on

day 60 (P < 0.05). Similar trend was observed by De Abreu, Losada, Maroto and Cruz (2011)

in Atlantic halibut stored at –20 ºC storage.

Peroxides are the primary products of lipid oxidation whereas aldehydes, carbonyls,

hydrocarbons, furans and other products are secondary compounds of lipid oxidation

(Yanishlieva & Marinova, 2001). The decrease of PI might be attributed to their

decomposition resulting in secundary compounds production (Boselli et al., 2005). Moreover,

a decrease observed in MDA values can be attributed to volatilization of these compounds as

well as the interaction through covalent bonds of malondialdehyde with alkaline compounds

originated on degradation process (Intarasirisawat, Benjakul, Visessanguan & Wu, 2014)

conforming the results of the present study in which when the PI values were low, the MDA

were high.

In addition, the increase in MDA values decreases the paraoxonase (PON1) level,

leading to greater cardiovascular risk factors, such as atherosclerosis, coronary heart disease,

hyperlipidemia, diabetes, and hypertension (Zaki, El-Bassyouni, Kamal, El-Gammal &

Youness, 2014). Furthermore, an increase of PI and MDA values were also observed during

frozen storage, potentially due to endogenous enzymes activity such as lipoxygenase, which

in turn can be active at low temperatures and can be considered a limiting factor for storage

period and fish commercialization (De Abreu, Losada, Maroto & Cruz, 2011).

55

3.3 Fatty acid profile

A total of twenty one fatty acids were detected in A. gigas fillets (Table 4). This specie

exhibited 26.7% for saturated fatty acids (SFA), 29.19% for monounsaturated fatty acids

(MUFA) and 43.97% for polyunsaturated fatty acids (PUFA). In general, freshwater fish

presents low SFA values (< 30%) (Ackman, 1989) indicating high nutrition quality of lipid

fraction in accordance with our findings.

Furthermore, a PUFA > MUFA > SFA pattern was observed. These trend are in

accordance with other freshwater fishes studies in Mastacembelus simack (Harlioglu &

Yilmaz, 2011), Labeo rohita, Cirrhinus mrigala, Catla catla (Memon, Talpur, Bhanger, &

Balouch, 2011) and Onchorynchus mykiss (Volpe et al., 2015).

Among the SFAs, the most abundant fatty acid was palmitic (C16:0), which is a

important energetic source during fish growth (Henderson, Sargent & Hopkins, 1984).

Among the MUFAs, the main fatty acid observed in A. gigas was the oleic acid (C18:1n-9).

This fatty acid is related to the type of fish diet (Ackman, 1989). Similar findings were

reported in Labeo rohita, Cirrhinus mrigala, Catla catla (Memon, Talpur, Bhanger &

Balouch, 2011) and Salmo trutta macrostigma (Ateş et al., 2013) species, in which C16:0 and

C18:1n-9 were the major fatty acids present on SFA and MUFAs content, respectively. In

addition, erucic acid (22:1n-9) was determined in this fish specie. In accordance with our

findings, Jankowska, Zakᶒs´, Zmijewski and Szczepkowski (2003) studied Sander lucioperca

raised in farm and wild life, and only detected 22:1n-9 in lipid fraction of farmed species

suggesting that this MUFA is from farmed fishes diet feed.

Regarding PUFAs amount, the major fatty acids detected were C18:2n-6 (LA),

C20:4n-6 (AA) and C22:6n-3 (DHA). In general, freshwater fishes contain more n-6 PUFAs

(Çelik, Diler & Kçukgulmez, 2005) reflecting in lower n-3/n-6 PUFA ratio than marine fishes

56

(Hunter & Roberts, 2000). The high level of C18:2n-6 exhibited in A. gigas can be due to

presence of this fatty acid in plant oil, usually added in farmed fish feed (Grigorakis, Alexis,

Taylor & Hole, 2002). Furthermore, the aforementioned specie also demosntrated great

amount of AA (20:4n-6), which is precursor of eicosanoid metabolic products specifically

prostaglandin and thromboxane and exerts important role in brain as well as in the retin

(Simopoulos, 2009). In agreement with our results, Jabeen and Chaudhry (2011) also reported

high levels of n-6 PUFA, mainly linoleic (18:2) and arachidonic (22:4) acids in Cyprinus

carpio, Labeo rohita, Oreochromis mossambicus. Moreover, Volpe et al (2015) also observed

dominant n-6 PUFA percentage in Onchorynchus mykiss freshwater fish specie.

Regarding the n-3 family, A. gigas exhibited great source of DHA (22:6n-3) whereas

low content of EPA (20:5n-3). These long-chain fatty acids are considered important in the

prevention of coronary heart disease and inflammatory processes (Simopoulos, 2009). In

accordance with our results, Navarro et al. (2012) reported small amount of EPA (20:5n-3) in

Oreochromis niloticus. In addition, other researchers also demonstrated high content of DHA

(22:6n-3) in freshwater fishes such as S. trutta macrostigma (Ateş et al., 2013) and

Onchorynchus mykiss (Volpe et al., 2015).

PUFA/SFA, n-6/n-3 and n-3/n-6 ratios are exhibited in Table 5. For a healthy human

diet, the values recommended for PUFA/SFA, n-6/n-3 and n-3/n-6 ratios are minimum value

of 0.45, maximum value of 4.0 (Department of Health and Social Security, 1994) and range

from 1/1 to 1/5 (Zuraini et al., 2006), respectively. Based on the aformentioned limits, A.

gigas can be considered a food matrix with a balanced fatty acid profile. Similar PUFA/SFA

results were observed in Mastacembelus simack (Harlioglu & Yilmaz, 2011), Labeo rohita

and Cirrhinus mrigala (Memon, Talpur, Bhanger & Balouch, 2011) ranging from 1.35 to

1.40. In accordance, Volpe et al (2015) demonstrated n-6/n-3 and n-3/n-6 ratios values within

57

the limits in Onchorynchus mykiss. Afkhami et al (2011), studied different freshwater fish

species (Cyprinus carpio and Ctenopharyngodon idella) and demonstrated values of n-3/n-6

ratio similar with our result. Furthermore, another important index of cardiovascular health

calculated in A. gigas was EPA+DHA (Table 5). In agreement, another freshwater species

also obtained low values of the aformentioned sum (Afkhami et al., 2011).

3.4 Indices of lipid quality

The fatty acid composition permits to evaluate the nutritional quality of the lipid content

through atherogenicity index (AI), thrombogenicity (IT) and hypocholesterolemic to

hypercholesterolemic (H/H) ratio calculation (Table 5). A lipid fraction with high quality

must contain low AI and IT whereas high H/H ratio (Bentes, Souza, Mendonça & Simões,

2009). In this research, IA and IT values were 0.35 and 0.28, respectively. Nieminen,

Westenius, Halonen and Mustonen (2014) also reported IA and IT less than 1 in Acipenser

baerii. According to Ulbricht and Southgate (1991) low values of IA and IT can inhibit the

aggregation of platelets, preventing the appearance of coronary diseases, considered

beneficial for human health. The H/H ratio is related to cholesterol metabolism wherein

greater values of H/H are most desirable representing a positive effect on human health

(Fernandes et al., 2014). A. gigas fillets exhibited H/H ratio of 2.37. Similar value of H/H was

demonstrated by Testi, Bonaldo, Gatta and Badiani (2006) in Oncorhynchus mykiss (2.43).

4. Conclusions

Arapaima gigas can be classified as great protein source and lean fish with high lipid

quality containing high long-chain PUFAs levels and great nutritional indices within

58

freshwater fish group, emphasizing the importance of this specie on human health mainly in

cardiovascular diseases prevention. Nevertheless, refrigerated and frozen temperatures were

not capable to hinder the lipid oxidation during storage in A. gigas, potentially due to high

PUFAs amount in this specie. Further studies could focus on new conservation methods for

this type food matrix.

Acknowledgments

The authors are thankful for the financial support from the Fundação Carlos Chagas

Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ), process numbers E-

26/111.673/2013; E-26/010.001954/2014; E-26/201.185/2014; E-26/111.130/2014; E-

26/110.094/2014; E-26/010.001961/2014; E-26/010.001911/2014 and E-26/101.403/2014;

and also from the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

process numbers 311361/2013-7, 401922/2013-8, 313917/2013-2, 442102/2014-3,

441987/2014-1, 400136/2014-7 and 151460/2014-0; the Coordenação de Aperfeiçoamento de

Pessoal de Nível Superior (CAPES), process numbers CAPES/FAPERJ E-45 - PAPDRJ/2013

(E-26/101.403/2014).

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65

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Highlights

Arapaima gigas fillets can be considered a lean fish with great protein amount.

A. gigas fillets exhibited high long-chain PUFAs levels.

This fish specie presented great nutritional quality indices.

PI and MDA increased in refrigerated and frozen storage.

Alternative methods should be investigated for preservation of this food matrix.

Table 1

Proximate composition of Arapaima gigas fillets.

Parameters (%) Mean ± SD*

Moisture 75.84 ± 0.82

Protein 20.97 ± 0.73

Ash 1.15 ± 0.03

Lipid 1.48 ± 0.18

Carbohydrates 0.56 ± 0.10

*Values are expressed as mean ± standard derivation; (n=3).

66

Table 2

Lipid oxidation of Arapaima gigas fillets stored at 4 ºC during 15 days.

Values are expressed as mean ± standard derivation; (n=3). PI: peroxide index; MDA:

malondialdehyde. a,b,c,d

Different letters in the same column represents significant difference (P < 0.05).

Table 3

Lipid oxidation of Arapaima gigas fillets stored at –20 ºC during 90 days.

Refrigerated storage

time (days) PI (meq/kg) MDA (mg/kg)

0 1.62 ± 0.09b 0.09 ± 0.01

ab

3 1.30 ± 0.18b 0.10

± 0.01

a

6 1.67 ± 0.09b 0.07

± 0.00

bc

9 2.30 ± 0.08a 0.05

± 0.01

cd

12 2.55 ± 0.17a 0.04

± 0.01

d

15 1.34 ± 0.07b 0.06

± 0.01

cd

Frozen storage

time (days) PI (meq/kg) MDA (mg/kg)

0 1.62 ± 0.09b 0.09 ± 0.01

ab

15 2.70 ± 0.19b 0.08 ± 0.01

b

30 4.55 ± 0.40a 0.08 ± 0.02

bc

45 2.32 ± 0.09b 0.11 ± 0.01

a

60 1.19 ± 0.11b 0.05 ± 0.01

c

75 1.45 ± 0.01b 0.07 ± 0.03

bc

90 1.06 ± 0.15 b 0.09 ± 0.01

bc

Values are expressed as mean ± standard derivation; (n=3). PI: peroxide index; MDA: malondialdehyde.

a,b,c Different letters in the same column represents significant difference (P < 0.05).

67

Table 4

Fatty acid composition in muscle tissue of Arapaima gigas fillets expressed as percentages of

fatty acids (%).

Fatty Acids Mean ± SD*

C12:0 0.15 ± 0.01

C14:0 0.52 ± 0.01

C16:0 22.32 ± 1.74

C18:0 0.74 ± 0.26

C22:0 1.96 ± 0.57

ƩSFA 26.7 ± 1.85

C16:1 1.25 ± 0.09

C18:1n-7 2.88 ± 1.17

C18:1n-9 17.82 ± 0.48

C20:1 0.34 ± 0.01

C22:1n-9 1.07 ± 0.53

C24:1 5.83 ± 0.17

ƩMUFA 29.19 ± 1.88

C18:2n-6 25.74 ± 2.53

C18:3n-6 1.51 ± 0.45

C18:3n-3 0.31 ± 0.19

C20:2 0.59 ± 0.39

C20:3n-6 2.77 ± 0.66

C20:3n-3 0.32 ± 0.14

C20:4n-6 3.68 ± 0.32

C22:2 0.22 ± 0.04

C20:5n-3 0.23 ± 0.05

C22:6n-3 8.59 ± 0.59

ƩPUFA 43.97 ± 1.84

Ʃn-3 9.45 ± 0.61

Ʃn-6 33.70 ± 2.17

*Values are expressed as mean ± standard derivation; (n=3). SFA: saturated fatty acid; MUFA:

monounsaturated fatty acid; PUFA: polyunsaturated fatty acid.

68

Table 5

Nutritional quality indexes of the lipid fraction in fillets of Arapaima gigas.

Specie PUFA/SFA n-6/n-3 n-3/n-6 EPA+DHA IA IT H/H

A. gigas 1.51 ± 0.15 3.59 ± 0.46 0.28 ± 0.04 8.82 ± 0.63 0.35 ± 0.03 0.28 ± 0.01 2.37 ± 0.23

Values are expressed as mean ± standard derivation; (n=3). IA: Index of atherogenicity; IT: Index of thrombogenicity; H/H: Fatty acids

hypocholesterolemic/hypercholesterolemic ratios.

69

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O estudo proposto descreve e analisa as reações de oxidação lipídica em

duas espécies de peixes dulcícolas e suas implicações sobre a qualidade nutricional

e, consequentemente, nutrição e saúde. A partir dos estudos propostos no presente

projeto, foi possível contribuir com dados fiáveis relacionados à composição

nutricional e alterações degradativas da porção lipídica de exemplares de jaú

(Zungaro jahu) e pirarucu de cultivo (Arapaima gigas), que servirão de base para

estudos na área de produção, e beneficiamento de produtos e na cadeia de

comercialização desses produtos. Tendo conhecimento sobre as questões que

fundamentam a tecnologia de pescado, tanto na manipulação, quanto no

armazenamento e conservação, pude rever conceitos e transformar conhecimentos

teóricos em prática e aplicabilidade na química de lipídios com aquisição de

subsídios teórico-práticos para aplicação de conceitos de controle de qualidade e

segurança de alimentos.

Tendo em vista o conhecimento do perfil de ácidos graxos, pretende-se

estimular o aumento do consumo do pescado, principalmente do pirarucu, pois

observamos uma matriz com uma quantidade expressiva de ácidos graxos

essenciais, os quais desempenham papel importante na prevenção de doenças,

fator primordial para o aumento do consumo desta espécie, contribuindo de forma

geral para a saúde pública. O aproveitamento das gorduras dos peixes de água

doce propõe uma alternativa a ser considerada, uma vez que apresentam, como

observado neste estudo, excelente composição de ácidos graxos.

Além do conhecimento básico sobre composição, valor nutritivo e calórico das

espécies estudadas, a questão cultural e educação nutricional são de extrema

relevância no contexto do presente estudo, abrindo espaço para discutir formas

apropriadas de escolha de alimentos adequados a uma dieta saudável. Como a

população contemporânea já adotou na sua rotina formas de preparo, que podem

estar relacionados como catalisadores da oxidação lipídica em alimentos, há

necessidade de um critério maior de qualidade dos alimentos in natura assim como

conhecimento da natureza das reações envolvidas e suas formas de controle.

70

A oxidação lipídica e a relação com aspectos nutricionais apresentam

fundamental importância não só pela qualidade sensorial e nutricional dos alimentos,

mas pela presença de substâncias tóxicas ligadas a uma infinidade de processos

patológicos que vão desde a aterosclerose até a possível relação com neoplasia,

fatores que justificam estudos detalhados sobre o tema, melhorando como

profissional da saúde, as condições de vida da população e demonstrando, no caso

do presente estudo, a importância dos lipídios presentes nos peixes para a evolução

da nutrologia humana.

Desta forma, com base nos resultados esperados em relação à degradação

da fração lipídica, propõem-se alertar o consumidor e autoridades oficiais,

incentivando o monitoramento e a fiscalização, quanto aos compostos nocivos que

podem ser formados durante a refrigeração e congelamento, métodos que

representam a principal forma de conservação do pescado, tanto no ambiente

doméstico quanto a nível comercial.

Assim sendo, a presente linha de pesquisa pretende ampliar pesquisas

visando buscar as melhores formas para a embalagem, uso de antioxidantes e

métodos de conservação que inibam a oxidação e garantam a qualidade dessa

matriz alimentar melhorando a qualidade dos produtos disponíveis ao público e

alertando para o risco toxicológico da ingestão de alimentos oxidados. Finalizando,

considero que a busca da eficiência, aborda fatores fundamentais para formação

profissional, como saber trabalhar em equipe, adotar atitudes éticas no trabalho e no

convívio social, ter iniciativa e criatividade com responsabilidade e aprendizados

relacionados a posicionamento ético frente as inovações tecnológicas assim como o

conhecimento pleno do papel do Médico Veterinário no desenvolvimento da

qualidade científica brasileira.

.

71

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6 APÊNDICES

6.1 PISCICULTURA DE PIRARUCU

Figura 4. Piscicultura de pirarucu localizada na Fazenda da Baixa, município de São

Luís de Montes Belos, Goiás/GO.

78

6.2 FRIGORÍFICO BOA CRIA

Figura 5. Frigorífico Boa Cria localizado em Bonfinópolis, Goiás/GO.

79

6.3 CONFIRMAÇÃO DE SUBMISSÃO – ARTIGO 1

6.4 CONFIRMAÇÃO DE SUBMISSÃO – ARTIGO 2